Миллионы мотыльков используют звезды в путешествии длиной более тысячи километров, чтобы не потеряться.

По мере приближения лета в южном полушарии (в декабре) миллиарды молей богонг ( Agrotis infusa ) покидают луга юго-восточной Австралии. Они перелетают из разных регионов огромного островного континента на несколько ночей (они ведут ночной образ жизни) в несколько пещер в Снежных горах, более чем в тысяче километров, спасаясь от жары. Проведя лето в состоянии покоя, они возвращаются туда, где родились, чтобы спариться и умереть. Что делает эту двойную миграцию необычной, так это то, что моли вылупились той весной, поэтому они никогда раньше не совершали такого путешествия. Исследования, опубликованные в Nature , ведущем научном журнале, показывают, как они используют звезды для навигации ночью.

Что лосось возвращается в ту же реку , где он родился, чтобы размножаться и умирать, проведя всю свою взрослую жизнь в море. Что черепахи возвращаются на тот же пляж, где они вылупились, чтобы отложить яйца. Что карибу на севере Канады или антилопы гну в Восточной Африке путешествуют на тысячи километров в ходе двойной миграции. Или что такая маленькая птица, как полярная крачка, выделяется среди перелетных птиц тем, что размножается в Арктике и проводит зиму в Антарктиде, совершая двойное путешествие длиной в 20 000 километров, — это события, которые интригуют биологов. Но это виды с самых высоких ветвей древа жизни. Беспозвоночные с навигационными способностями почти не известны. Захватывающий танец пчел в форме восьмерки основан на положении солнца. Навозные жуки ходят по прямой линии рядом со своим навозным шаром, также направляемые солнечной орбитой. Но их миссия — летать на расстояния в несколько метров или несколько километров. Бабочки-монархи — единственные известные насекомые, которые используют солнце в своих сезонных миграциях между Канадой и Соединенными Штатами, вплоть до Мексики.

Бабочки богонг, эндемики Южной Австралии, не такие красивые чешуекрылые, как монархи, но они лучше ориентируются. В 2018 году группа исследователей обнаружила, что они могут чувствовать магнитное поле Земли . «Мы обнаружили, что бабочки богонг i) магниточувствительны, ii) их магнитное чувство каким-то образом связано с визуальными ориентирами, и iii) это важно для поддержания курса/полета по прямой», — отвечает биолог из Лундского университета Дэвид Дрейер об этом открытии. Теперь Дрейер вместе с рядом ученых, исследующих ориентацию и навигацию в животном мире, обнаружили, что магниторецепции недостаточно; они также используют звезды в своих путешествиях.

«В некоторых районах северного полушария, с небольшим световым загрязнением, Млечный Путь уже представляет собой захватывающее зрелище . Однако в безлунную ночь в Снежных горах Австралии он даже ярче, чем в северном полушарии», — вспоминает Дрейер, первый автор исследования, опубликованного в Nature . «Мы не знаем наверняка, какие особенности неба они используют для навигации, но длинная ось Млечного Пути или туманность Карина [самая яркая часть этой перемычки в спиральной галактике] являются многообещающими кандидатами для будущих последующих экспериментов», — добавляет он. Таким образом, богонги будут ориентироваться по звездам, используя свою магниторецепцию в качестве резервной системы.

Чтобы продемонстрировать эти чудеса, исследователи поймали несколько сотен мотыльков, одних в начале их путешествия в горы, других — на обратном пути, в конце лета. И они обманули их. Они создали для них симулятор полета в комнате, покрытой темным войлоком. Как будто это был планетарий, они показывали перед собой изображения ночного неба. Чтобы оптический кодировщик мог записать их ориентацию, что он делал пять раз в секунду, их мобилизовали, прикрепив к вольфрамовому стержню, что позволило им летать и ориентироваться, но не двигаться вперед. Исследователи убедились, что они ориентировали свой полет в соответствии с положением звезд. Фактически, повернув ночную карту на 180º, богонги исправили свое положение. А когда им показали поддельную карту с измененным положением звезд и созвездий, мотыльки в замешательстве запорхали, пока не остановились.

Как и в Северном полушарии, небо меняется между весной и осенью, со значительными изменениями в относительном положении звезд. «Похоже, что мотыльки понимают эти различия в разное время года и поэтому могут мигрировать в своем унаследованном миграционном направлении», — объясняет Эрик Уоррант, профессор сенсорной биологии также в Лундском университете и старший автор этого исследования, в электронном письме. «Как они справляются с этой разницей во внешнем виде неба, пока неизвестно», — признает он.

Они также не знают, как они подстраивают свой полет под движение звезд каждую ночь, так называемое звездное вращение, которое в Южном полушарии происходит по часовой стрелке, в отличие от Северного полушария. «Возможно, мотыльки способны компенсировать время движения звезд в течение ночи, таким образом сохраняя направление своей миграции, независимо от положения вращения звезд», — говорит Уоррант. Если это так, то это был бы первый пример ночного животного, способного делать это. «Мы знаем насекомых, таких как бабочка-монарх, которые могут компенсировать время положения солнца в течение дня, таким образом сохраняя свое унаследованное юго-западное направление в сторону Мексики во время североамериканской осени», — объясняет он.

Также может быть, что они используют резервную систему: «Другая возможность заключается в том, что мотыльки полагаются на постоянную информацию о направлении, предоставляемую магнитным полем Земли, и используют ее для компенсации вращения ночного неба», — вспоминает профессор Уоррант. Действительно, в ходе экспериментов они наблюдали, что под облачным небом богонги оставались правильно ориентированными в течение некоторого времени. Есть еще одно не менее интересное объяснение: «Последняя возможность заключается в том, что мотыльки способны определять центр вращения звезд ночью и использовать это для определения юга». Известно, что в Северном полушарии перелетные птицы ориентируются по положению Полярной звезды, которая отмечает центр вращения звезд. Возможно, мотыльки делают то же самое на юге (см. изображение), но авторы признают, что богонги действительно ориентируются по звездам, но они не знают конкретного механизма.

Чтобы подтвердить свое открытие, авторы этого исследования записали мозговую активность этих животных, которые имеют несколько сотен нейронов, пока они смотрели на звездное небо в симуляторе полета. Это объясняет Андреа Адден, биолог из Института Фрэнсиса Крика (Великобритания), соавтор исследования и ответственная за размещение крошечных электродов на 28 нейронах в областях мозга мотыльков, которые, как полагают, участвуют в навигации: «Вращая изображение звездного неба над мотыльком, я могла наблюдать изменение активности этого нейрона; например, электрические сигналы могли ускоряться, когда мотылек был обращен на юг относительно изображения Млечного Пути, и замедляться, когда он удалялся от юга», — говорит Адден. Для нее это означало бы, что «нейроны обрабатывают звездное небо таким образом, что направляют мотылька во время его навигации, что-то вроде внутреннего компаса».

Идею звездного компаса также поддерживает Хенрик Моуритсен, эксперт по нейросенсорной навигации животных в Университете Ольденбурга (Германия). Моуритсен, опубликовавший несколько статей о GPS лосося, черепах, карибу, гну и перелетных птиц, таких как полярная крачка и бабочки-монархи , утверждает в электронном письме, что «моль богонг — первое беспозвоночное, которое, как было показано, использует звездное небо (точнее, Млечный Путь) в качестве настоящего компаса для последовательной навигации в географическом направлении в течение длительных периодов времени».

И если эти же исследователи смогут продемонстрировать, как они подстраивают свою навигацию под ежедневные и сезонные изменения вращения звезд, мы будем первым животным, которое это сделает. Проблема в том, что популяция моли богонг резко сократилась за последние годы, попав вКрасный список Международного союза охраны природы . Эта работа подчеркнула важность защиты миграционных путей и поддержания темного неба свободным от светового загрязнения .